姚成志

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地路處，武漢 430063)

1 概述

隨著鐵路建設(shè)的發(fā)展，鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，山區(qū)鐵路選線(xiàn)不可避免地遇到礦區(qū)等不可繞避因素，因此，為滿(mǎn)足線(xiàn)路方案的可行性與安全性，基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件對(duì)線(xiàn)路方案進(jìn)行優(yōu)化就顯得非常必要［1，2］。以某鐵路線(xiàn)路通過(guò)一小型采空區(qū)為例，在線(xiàn)路方案無(wú)法大范圍調(diào)整的情況下，探討如何基于綜合勘察手段對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

2 工程概況

某設(shè)計(jì)時(shí)速200 km鐵路通過(guò)梓山圩范圍，因受前后車(chē)站站址及跨河方案的影響，線(xiàn)路在某隧道出口通過(guò)一片小型采空區(qū)，無(wú)改線(xiàn)可能，只能進(jìn)行局部的線(xiàn)位優(yōu)化。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖分析，該段范圍處于石炭系梓山組砂巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖及透鏡狀煤層。從20世紀(jì)初以來(lái)，該段范圍存在規(guī)模大小不等、無(wú)規(guī)劃的亂掘亂采，是本線(xiàn)地質(zhì)選線(xiàn)、地質(zhì)勘察的一大難點(diǎn)。

3 現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，該范圍主要為砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖，局部夾透鏡狀煤層，煤質(zhì)較差，含量較低，品位不高，因此主要是民間私人開(kāi)采。自清朝后期以來(lái)，存在不間斷、零散、無(wú)規(guī)劃的亂采亂掘。由于時(shí)代久遠(yuǎn)，多數(shù)采洞已坍塌、封閉，無(wú)法確定開(kāi)采規(guī)模，巷道大小、走向，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其對(duì)線(xiàn)路方案的影響。且線(xiàn)路在該區(qū)域由于受前后車(chē)站站址控制，調(diào)整范圍有限。因此，如何快速全面查明采空的范圍和影響，對(duì)節(jié)約勘探成本、縮短勘探周期、優(yōu)化線(xiàn)路方案具有重要意義。

4 綜合勘探手段的運(yùn)用

4.1 測(cè)繪

測(cè)繪是勘察工作的第一手段，也是最經(jīng)濟(jì)適用的方法［3］。通過(guò)對(duì)該區(qū)域的大面積測(cè)繪調(diào)查，對(duì)當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)的走訪，收集整理了25張調(diào)查表，初步查明了線(xiàn)路附近采空巷道、洞口的位置、規(guī)模、走向等，并對(duì)其規(guī)模、走向進(jìn)行了定位，明確其與線(xiàn)路方向的關(guān)系，初步評(píng)估各巷道、洞口對(duì)線(xiàn)路方案的影響。將調(diào)查結(jié)果展布于線(xiàn)路平面圖上，得到其與線(xiàn)路關(guān)系如圖1所示。

圖1 測(cè)繪平面成果

4.2 物探

根據(jù)測(cè)繪成果，有針對(duì)性地選取高密度電法對(duì)線(xiàn)路附近的疑似巷道、采空區(qū)進(jìn)一步探查，了解其規(guī)模及與線(xiàn)路間的關(guān)系，分析其對(duì)線(xiàn)路走向的影響［4，5］。因線(xiàn)路右側(cè)為貢江，大里程走向與線(xiàn)路方向大致平行，線(xiàn)位不具備右擺的條件，故探尋線(xiàn)路左擺的方案可行性。結(jié)合測(cè)繪調(diào)查的成果，綜合分析，采取四縱四橫的物探測(cè)線(xiàn)布置［6］，對(duì)疑似巷道密集區(qū)間距稍密一些，具體布置見(jiàn)圖2。

根據(jù)物探成果圖，結(jié)合測(cè)繪資料進(jìn)行分析［7，8］，以典型縱斷面GD-ZS-2和典型橫斷面GD-ZS-H3為例(圖3、圖4)，縱斷面GD-ZS-2成果揭示該測(cè)線(xiàn)有2個(gè)異常區(qū)，與測(cè)繪成果相互驗(yàn)證，但具體位置稍有偏差，后續(xù)成果據(jù)此進(jìn)行修正。橫斷面GD-ZS-H3成果揭示該測(cè)線(xiàn)有3個(gè)異常區(qū)，測(cè)繪成果顯示該測(cè)線(xiàn)應(yīng)該有5個(gè)異常點(diǎn)，根據(jù)物探電阻等勢(shì)圖，該區(qū)域電阻率稍有降低，但與周?chē)鷮?duì)比不太明顯，初步分析可能為坑洞已進(jìn)行了回填處理或測(cè)繪資料有偏差，待下部結(jié)合鉆探資料進(jìn)行調(diào)整。

圖2 物探測(cè)線(xiàn)平面布置

圖3 物探典型縱斷面成果

圖4 物探典型橫斷面成果

4.3 鉆探

根據(jù)物探解譯成果，結(jié)合測(cè)繪調(diào)查資料，綜合分析，有針對(duì)性地布置9個(gè)機(jī)動(dòng)鉆探點(diǎn)，對(duì)地層進(jìn)行取芯分析［9-11］(圖5)。鉆探結(jié)果顯示:9個(gè)鉆孔中有4個(gè)明顯揭示有采空巷道，所取巖芯中含有支撐的木頭或有掉鉆現(xiàn)象，木頭或掉鉆的位置與物探解譯結(jié)果相吻合，有3個(gè)在物探異常點(diǎn)附近巖心破碎，分析為鉆孔處于采空巷道附近，因鉆孔口徑較小，一般直徑96 cm，巷道直徑一般2 m左右，鉆孔不一定剛好在采空巷道位置。有2個(gè)鉆孔無(wú)明顯異常。

4.4 成果修正

根據(jù)鉆孔資料揭示的成果，綜合物探解譯圖和測(cè)繪資料，增加1條物探測(cè)線(xiàn)，并根據(jù)資料，對(duì)巷道位置進(jìn)一步修正，其最終勘察成果如圖6所示。

圖5 機(jī)動(dòng)鉆探平面布置

圖6 綜合勘察成果修正

5 線(xiàn)路優(yōu)化及效果反饋

綜合勘察成果資料，線(xiàn)路進(jìn)行了局部調(diào)整(圖7)，其中在采空區(qū)附近較原線(xiàn)位左移了約80 m，避開(kāi)了巷道密集地區(qū)。目前該隧道施工已通過(guò)了該區(qū)域，除在洞口附近發(fā)現(xiàn)圍巖破碎外，其余地段圍巖尚好，未發(fā)現(xiàn)采空跡象。

圖7 線(xiàn)路平面優(yōu)化成果

6 小結(jié)

(1)根據(jù)施工反饋結(jié)果，綜合勘察方法在該隧道的運(yùn)用取得了明顯的效果。

(2)綜合勘察手段宜盡早進(jìn)行，為線(xiàn)路方案的穩(wěn)定及后續(xù)工作的開(kāi)展創(chuàng)造條件。

(3)綜合各勘察手段的優(yōu)點(diǎn)，可以資料相互驗(yàn)證對(duì)比，減少資料誤差，提高工作效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)選線(xiàn)對(duì)于鐵路線(xiàn)路走向具有重要的意義，以某線(xiàn)路通過(guò)小型采空區(qū)為例，采用測(cè)繪、物理勘探、鉆探等綜合手段對(duì)線(xiàn)路附近的地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化處理，工程施工反饋，優(yōu)化后的線(xiàn)路方案安全可靠。

［1］崔學(xué)東.山區(qū)鐵路選線(xiàn)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(6):27-29.

［2］李婭，趙文.鐵路復(fù)雜采空區(qū)處理措施優(yōu)化方法的研究［J］.鐵道建筑，2008(7):82-85.

［3］陳德論.對(duì)山區(qū)鐵路地質(zhì)選線(xiàn)的深入研究［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(3):59-62.

［4］何振寧.地球物理勘探在鐵路工程建設(shè)中的作用［J］.鐵道建筑技術(shù)，2008(S1):416-418.

［5］張志沛.晉焦線(xiàn)小煤礦采空區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題的初步研究［J］.西北地質(zhì)，1997(4):54-57.

［6］朱穎.鐵路選線(xiàn)理念的創(chuàng)新與實(shí)踐［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2009(6):1-3.

［7］廖立堅(jiān)，楊新安，丁春林.鐵路路基雷達(dá)探測(cè)圖像的自動(dòng)解釋技術(shù)研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2009(6):31-36.

［8］曾強(qiáng)運(yùn).宜萬(wàn)鐵路堡鎮(zhèn)地區(qū)工程地質(zhì)勘察［J］.鐵道勘察，2012(1):41-43.

［9］鐵道第一勘察設(shè)計(jì)院.TB10012—2007 鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

［10］鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院.TB10027—2001 鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2001.

［11］中南勘察設(shè)計(jì)院.JGJ87—92 建筑工程鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993.